据英国《独立报》近日报道，由美国、瑞士和俄罗斯科学家组成的一个国际科研团队，在《科学报告》杂志撰文称，他们首次借助一台量子计算机，逆转了“时间之箭”的方向。这一违背常识的突破性研究，可能会改变我们对统辖宇宙的机制和过程的理解，也有望促进量子计算机的发展。

研究人员称，热力学第二定律告诉我们，时间是线性的，只能沿一个方向运动；系统总是从有序到无序，而非相反。但在最新实验中，他们使用量子计算机，让时间“倒退”，正如桌子上散落的台球重回其最初的三角形排列的起点。

首席研究员、俄罗斯莫斯科物理科学与技术研究所（MIPT）量子信息物理学实验室负责人戈尔代·勒斯维吉博士说：“我们人为地创建了一种与热力学时间箭头反方向演进的状态。”

他们使用的是一台由电子“量子比特”（qubits）构成的量子计算机。量子比特是量子计算机的基本信息单位，由“1”“0”或这两者的混合“叠加”来描述。

在实验中，他们启动了一个“进化程序”，该程序使量子比特进入一种逐渐复杂的1和0不断变化的状态。在此过程中，量子比特失去了秩序，就像摆好的台球被撞击，散落各处一样。但随后，另一个程序修改了量子计算机的状态，使其“向后”演进，从混乱变为有序，这意味着量子比特重回初始状态。

研究人员发现，当使用两个量子比特时，“时间逆转”的成功率为85%；而当使用3个量子比特时，成功率下跌到50%。他们认为，随着所用设备的复杂程度不断提高，错误率有望下降。

他们同时表示，这项实验也有望促进量子计算机的开发。勒斯维吉说：“我们的算法可以更新，并用来测试为量子计算机编写的程序，消除噪音和错误。

病毒也不全是“恶魔”，这种病毒还是“杀菌战士”

①病毒的名字“Virus”起源于拉丁文，意思是毒药和其他有毒的液体，这个最早的名称就表明virus在人们心目中是一种不好的事物。“virus”的中文翻译是“病毒”，也暗示着和疾病、毒物相关，听起来就让人敬而远之。病毒家族几个“流量明星”的大爆，比如艾滋病毒、流感病毒、乙肝病毒、SARS、埃博拉病毒等等，为病毒的恶名远扬推波助澜，仿佛它是十恶不赦的魔鬼，恨不能灭之而后快。

②那么，“臭名昭著”的病毒家族真的都是恶棍吗？今天就给大家介绍病毒家族中特立独行的一位成员——噬菌体。

③噬菌体是病毒家族的一个分支，有成千上万个不同的成员。它的独特之处在于可以感染细菌，通过寄生在细菌体内进行复制增殖，最终杀死细菌，一种噬菌体只能感染一种细菌。和其他病毒一样，噬菌体也是由蛋白质包裹的外壳和内部的核酸两部分构成。噬菌体在1915年首次被细菌学家弗雷德里克·图尔特（Frederick T.wort）报道。他发现琼脂培养基上的部分细菌菌落变得透明，这样的菌落进一步培养时不能形成新的菌落，也就是细菌被杀死了。

④顺着噬菌体可以感染细菌的思路，很容易就想到，很多疾病是细菌感染引起的，是不是可以“以毒攻毒”，用噬菌体来杀细菌，达到治疗疾病的目的呢？治疗细菌感染的首选通常是抗生素，但是随着抗生素的滥用，耐药现象越来越常见，这让人们的注意力重新回到噬菌体身上。

⑤那么如何利用噬菌体对抗超级细菌呢？我们来看2019年《自然医学》杂志的一个案例报道。案例的主人公是一个15岁的少女，由于患有先天性肺囊性纤维化，肺功能持续下降，不得不进行肺移植。移植后的免疫抑制让本就有的感染炎症雪上加霜。体外培养发现是一种名为分枝杆菌的耐药菌种感染，尽管给予了患者强效治疗分枝杆菌的药物和抗生素，但是效果不好。为此，医生不得不寻找新疗法，他们想到的就是用噬菌体治疗。

⑥噬菌体治疗的第一步，是体外分离验证。他们培养从患者伤口分离的分枝杆菌，形成不同的菌落，一个菌落就是一类相同的分枝杆菌。之后选取从分枝杆菌中分离的大量噬菌体，一种一种进行共培养，看其是否可以感染菌落，结果从大约10000种噬菌体中找到三种噬菌体可以感染菌落。然后，需要通过基因改造技术提高它们的感染效率。接下来，测试这三种噬菌体对其他菌落的感染效率，尽管发现并不是每一种噬菌体都能感染杀灭所有的菌落，但是如果将三者连用，则可以杀灭大部分分枝杆菌。这种噬菌体连用的疗法，被称为“鸡尾酒疗法”。体外有效是万里长征的第一步，接下来就要进行体内验证了。

⑦首先在患者手术伤口附近局部用药，确认没有过敏等不良反应后，改为局部加静脉注射。持续治疗6个月之后，患者的皮肤感染持续好转，肝功能和肺功能也持续好转，各项指标表明此次尝试的噬菌体疗法非常成功。

⑧除了可以用来对抗超级细菌，噬菌体因其对生物学研究和制药领域的贡献，而两度成为诺贝尔家族的座上宾。第一次是通过 “噬菌体感染细菌实验”证明了DNA是生物体的遗传物质，而不是蛋白质，这项研究获得了1969年诺贝尔生理学或医学奖。简单来说就是将目标基因插入到噬菌体外壳蛋白基因的特定位置，让目标基因对应的多肽或蛋白随着衣壳蛋白的表达而表达，借此得以展示出来。这个绝妙的设计大大减少了传统基因克隆筛选蛋白的工作量，也开辟了抗体药物研发的新思路。

⑨在基于“噬菌体展示技术”研发的药物中，最著名的就是声名远播的用来治疗类风湿性关节炎等自身免疫疾病的“药王”——阿达木单抗（TNF-α抗体）。在已经上市的数十种抗体药物中，利用噬菌体展示技术研发的有近10种，还有更多的抗体药物正在研发当中。未来噬菌体将在医药领域展现的巨大潜力。

⑩病毒可以致病，也可以治病，可以是武器，也可以是工具。而作为病毒家族重要成员的噬菌体，其传奇故事仍在持续上演。

（选自《科普中国》有删减）

与此同时，在巴黎巴斯德所工作的加拿大细菌学家费利克斯·德赫雷尔在培养从痢疾患者的粪便中分离出的痢疾杆菌时，也在培养皿上发现了一些不长细菌的圆点。他猜测圆点里有某种颗粒杀死了细菌。他把这些圆点称为噬斑，引起噬斑的颗粒称为噬菌体。